La
magnetita, un óxido de hierro natural, fue el primer material magnéticamente
persistente conocido por los humanos hace más de 2.200 años. A lo largo
de la historia, algo ha permanecido constante: nuestros imanes han sido hechos
de materiales sólidos. En el artículo Reconfigurable ferromagnetic liquid droplets publicado en la revista Science los investigadores lograron
hacer por primera vez imanes líquidos.Los materiales ferromagnéticos
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Crédito: Xubo y col./ Berkeley Lab. |
sólidos tienen una forma rígida y no
pueden reconfigurarse. Los ferrofluidos, aunque son reconfigurables, pierden su
magnetización cuando se elimina el campo magnético aplicado. El nuevo material presenta las características de un “imán común”, pero por ser líquido, puede
cambiar su forma y adaptarse a diferentes aplicaciones. Utilizando una
impresora 3D especial los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence
Berkeley inyectaron nanopartículas de óxido de hierro de 20 nm(nannómetros) en gotitas de tolueno a escala
milimétrica(un líquido incoloro inmiscible con el agua). Luego agregaron
un tensoactivo y las suspendieron en agua. Utilizando sofisticadas técnicas de
microscopía revelaron que las nanopartículas formaban una cubierta de tipo
sólido en la interfaz entre los dos líquidos a través de un fenómeno llamado
"atascamiento interfacial, debido al amontonamiento de las nanopartículas en
la superficie de la gota. Para hacerlas magnéticas, colocaron una bobina magnética
en la solución. Como se esperaba, la bobina magnética atrajo las
nanopartículas de óxido de hierro hacia ella. Pero cuando retiraron la bobina magnética sucedió algo
bastante inesperado. Como nadadores sincronizados, las gotitas gravitan entre
sí en perfecta armonía, formando un elegante remolino de "pequeñas
gotas bailando". Se habían vuelto magnéticas en forma permanente. A través de
mediciones los científicos encontraron que de los 70 mil millones de
nanopartículas de óxido de hierro presentes en la gota había mil millones en la
superficie; cifra similar a la de un imán sólido. Con
solo 8 nm entre cada una de los mil millones, se crea una superficie cuasi-sólida
alrededor de cada gota de líquido. De alguna manera, cuando las
nanopartículas atascadas en la superficie se magnetizan, transfieren esta
orientación magnética a las partículas del núcleo y toda la gota se vuelve
magnética de forma permanente. Los investigadores también encontraron que las
propiedades magnéticas de las gotitas se conservaban, incluso si dividía una
gotita en gotitas más pequeñas y delgadas. Entre las muchas cualidades
asombrosas de las gotas magnéticas es su adaptabilidad a su entorno. Pueden reconfigurarse fácilmente en diferentes formas
conservando las propiedades magnéticas, transformándose en esferas, cilindros, “panqueques”,
en tubos delgados como un cabello o incluso a una forma similar a un pulpo. Las
gotitas también se pueden ajustar para cambiar entre un modo magnético y un
modo no magnético. Cuando el modo magnético está encendido, sus
movimientos de traslación y rotación pueden ser controlados de forma remota y
precisa por un campo magnético externo.
Necesitamos solo 2200 años para hacer
los primeros imanes líquidos capaces de actuar e interactuar en los fluidos
biológicos.
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